JPH02154579A - Image sensor for television, movie or photographic recording including solid-state image sensor - Google Patents

Image sensor for television, movie or photographic recording including solid-state image sensor

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JPH02154579A
JPH02154579A JP1263790A JP26379089A JPH02154579A JP H02154579 A JPH02154579 A JP H02154579A JP 1263790 A JP1263790 A JP 1263790A JP 26379089 A JP26379089 A JP 26379089A JP H02154579 A JPH02154579 A JP H02154579A
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JP
Japan
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clock pulse
voltage
sensor
time
transfer
Prior art date
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Pending
Application number
JP1263790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Albert Joseph Pierr Theuwissen
アルバート・ヨセフ・ピエール・テウウィッセン
Brian Christopher John O'dwyer
ブライアン・クリストファー・ジョーン・オドワイヤー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/04Shift registers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/72Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame transfer [FT]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/7795Circuitry for generating timing or clock signals

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Abstract

PURPOSE: To remove the generation of stripes at the time of displaying a picture signal by allowing a clock pulse signal for controlling a solid state sensor to have changes of at least three levels. CONSTITUTION: The shown figure indicates a change (solid line) of a clock pulse Q, a change (broken line) of voltage Vm and a change (alternate long and short dash line) of output voltage Vo when Vi=-V1, i.e., a logic value '0' exists, and Vi=+V1, i.e., a logic value '1' exists, at time t20 when time (t) is a function. In the case of Vi=-Vi, a transistor(TR) N1 is conducted, TRs P1, N2 are interrupted and Vm=V1 and Vo=-V1 are formed in an initial state. When the voltage of the clock pulse Q arrives at threshold voltage VTN2 at time ta, the TR N2 starts to be conducted and the voltage Vm is dropped. In this case, the TR P1 is conducted, the TR N1 is interrupted and then Vo=+V1 and Vm=-V1 are formed by the completely conductive TR P1 and the completely interrupted TR N1. Consequently stripes are not generated on a picture.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 この発明は、画像信号を発生する固体イメージセンサを
含んでなるテレビジョン、映画あるいは写真記録用の撮
像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an imaging device for television, cinema or photographic recording comprising a solid state image sensor for generating an image signal.

更に詳述すると、この発明は、上記センサがクロックパ
ルス信号により制御されて、該センサ中の情報を開フェ
ーズ、転送フェーズ及び閉フェーズでもってシフトする
アコーディオン原理に基づいて動作するような撮像装置
に関する。この場合、上記開フェーズは画像情報素子の
拡張と画像情報の転送とを含み、上記転送フェーズは画
像情報の転送を含み、また上記閉フェーズは画像情報の
転送と指定された位置での画像情報素子の縮小とを含む
。また、前記センサは駆動シフトレジスタを有し、この
シフトレジスタはそれらの出力端がセンサの電極に結合
された一連のレジスタ素子を具備する一方、タロツクパ
ルス入力端が該一連のレジスタ素子に結合され、かつ、
これらレジスタ素子がクロックパルスにより制御される
直列スイッチとそれに後続する反転回路とを有している
More particularly, the invention relates to an imaging device in which the sensor is controlled by a clock pulse signal and operates on the accordion principle in which the information in the sensor is shifted with an open phase, a transfer phase and a closed phase. . In this case, the open phase includes the expansion of the image information element and the transfer of image information, the transfer phase includes the transfer of image information, and the close phase includes the transfer of image information and the transfer of image information at the designated position. This includes reduction of the element. The sensor also has a driving shift register comprising a series of resistor elements whose outputs are coupled to the electrodes of the sensor, while a tarok pulse input is coupled to the series of resistor elements; and,
These register elements have a series switch controlled by a clock pulse followed by an inversion circuit.

フレーム転送センサを有する上記のような撮像装置は、
1986年12月発行の雑誌「フィリッブステクニカ)
LiL/ビュJ Vol、 43. No、1/2の第
1頁ないし第8頁に掲載された「断固体イメージセンサ
、アコーディオンイメージヤ−」なる記事から既知であ
る。該センサの駆動シフトレジスタは、各レジスタ素子
につき、直列スイッチとしてのNMO3l−ランジスタ
と、電源端子の間にPMO3,#よびNMO3)ランジ
スタを有する反転回路(インバータ回路)とを具備し、
後者の2個のトランジスタの相互接続されたドレインは
レジスタ出力端を構成すると共に後続するレジスタ素子
の入力端に接続されている。上記駆動シフトレジスタは
、情報を、当該センサのイメージ区域から記憶区域にア
コーディオン原理に基づいてシフトし、この記憶区域か
らは、並列人力直列出力シフトレジスタを介して、画像
信号供給用のセンサ出力端子において、画像情報が行お
よびフィールド順次で得られるようになっている。
The above-mentioned imaging device having a frame transfer sensor is
Magazine "Philibus Technica" published in December 1986
LiL/BuJ Vol, 43. It is known from the article "Determined body image sensor, accordion imager" published on pages 1 to 8 of No. 1/2. The driving shift register of the sensor comprises, for each register element, an NMO3l- transistor as a series switch and an inverting circuit (inverter circuit) having a PMO3, # and NMO3) transistor between the power supply terminals,
The interconnected drains of the latter two transistors form the resistor output and are connected to the input of the following resistor element. The drive shift register shifts information on an accordion principle from the image area of the sensor to a storage area, from which it is transferred via parallel manual serial output shift registers to the sensor output terminals for supplying image signals. , image information is available in row and field sequence.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

しかしながら、上記装置においては画像信号を表示する
場合、実際には縞状の問題が生じるようである。かくし
て、表示された画像には行走査方向に水平の縞が現れる
。従って、本発明の目的は発生された画像信号の表示を
行なう際に縞の問題が生じたとしても、そのような縞の
問題が除去されるような撮像装置を実現することにある
。この目的のため、本発明による撮像装置は、前記クロ
ックパルス信号が少なくとも3つのレベルを持つ変化を
有していることを特徴としている。
However, when displaying an image signal in the above-mentioned device, it seems that a stripe-like problem actually occurs. Thus, horizontal stripes appear in the displayed image in the row scanning direction. Therefore, an object of the present invention is to realize an imaging apparatus that can eliminate the problem of fringes even if they occur when displaying a generated image signal. To this end, the imaging device according to the invention is characterized in that the clock pulse signal has a variation with at least three levels.

この発明は、上記のような縞の問題が、アコーディオン
原理に基づく情報のシフト時における正しくない転送ス
テップ(転送段階)に起因するという8忍識に基づいて
いる。すなわち、この正しくない転送ステップは、クロ
ックパルス信号が2つのレベルを持つ既知の変化を有す
るものである場合は、そのタロツクパルス信号の構造に
関係がある。更に、上記の様な正しくない転送ステップ
は、正から負への反転(論理値1から論理値0への反転
、この反転は即座に行なわれる)の間、及び負から正へ
の反転(論理値Oから論理値1への反転、この反転はゆ
っくり行なわれる)の間におけるNMO8及びPM[]
S l−ランジスタの異なるスイッチング速度にも関係
がある。クロックパルス信号の少なくとも3つのレベル
を持つ変化を選択すると、これにより上記転送ステップ
が最適化されるので、画像信号の表示時における縞の問
題が防止される。
This invention is based on the knowledge that the above-mentioned stripe problem is caused by an incorrect transfer step when shifting information based on the accordion principle. That is, this incorrect transfer step is related to the structure of the clock pulse signal, if the clock pulse signal has a known transition with two levels. Additionally, incorrect transfer steps such as those described above occur during positive-to-negative inversions (logic 1 to logic 0, which occurs immediately), and during negative-to-positive inversions (logic 1 to logic 0, which occurs immediately). NMO8 and PM[ ] during the inversion from the value O to the logic value 1, this inversion is slow
The different switching speeds of the S l-transistors are also relevant. Choosing a variation with at least three levels of the clock pulse signal thereby optimizes the transfer step and thus prevents streaking problems when displaying the image signal.

クロックパルスの少なくとも3つのレベルを持つ変化は
、3つのレベルを持つ階段状の変化、または非常に多数
のレベルを持つ鋸歯状の変化により実現することが出来
る。
A variation with at least three levels of the clock pulse can be realized by a step variation with three levels or a sawtooth variation with a large number of levels.

なお、固体イメージセンサに供給ずべきクロックパルス
に階段状のまたは鋸歯状の変化を採用することは、ペル
ガモンプレス(英国)の1976年4月発行の雑誌rs
olid−3tate 81ectronics J 
Vol。
The adoption of step-like or sawtooth-like changes in the clock pulses to be supplied to the solid-state image sensor is described in the magazine RS published in April 1976 by Pergamon Press (UK).
solid-3tate 81 electronics J
Vol.

19、 No、 4の第279頁から第287頁に発表
された「3相CCDにおけるクロック波形の電荷転送に
及ばず影響」なる記事から既知である。そこに示された
変化を持つクロックパルスは、センサ自体内における情
報転送に関してのみ、そのような変化で作用する。しか
しながら、本発明によれば、センサ自体内での情報転送
は2つのレベルを持つタロツクパルスの制御のもとに行
なわれ、このようなりロックパルスが駆動シフトレジス
タから得られ、この駆動シフトレジスタにおいて、その
シフトレジスタ素子の直列スイッチに上記の少なくとも
3つのレベルを持つクロックパルスが印加されるように
なっている。
This is known from the article "Influence of Clock Waveform on Charge Transfer in Three-Phase CCD" published in No. 19, No. 4, pages 279 to 287. The clock pulses with the changes indicated therein act with such changes only with respect to the information transfer within the sensor itself. However, according to the invention, the information transfer within the sensor itself takes place under the control of a two-level tarlock pulse, such that the lock pulse is obtained from a drive shift register, in which the drive shift register Clock pulses having the above-mentioned at least three levels are applied to the series switches of the shift register element.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1a図の回路図において、符号FTはイメージセンサ
を示し、このイメージセンサの各電極Eは駆動シフトレ
ジスタSRの各出力端に接続されている。
In the circuit diagram of FIG. 1a, reference numeral FT indicates an image sensor, and each electrode E of this image sensor is connected to each output terminal of the drive shift register SR.

上記イメージセンサFTは、例えば、フレーム転送セン
サ、またはインターラインセンサ、またはこれれの組合
せである。ここで、上記センサの電極Eの内のあるもの
を、符号BO,Bl、B2ないしB6で示しである。各
電極Eは部分的に示されているが、当該センサの半導体
材料から絶縁された状態で該センザFT中を又は該セン
サを横切って更に延在していると仮定する。なお、フレ
ーム転送センサの形式のセンサPTの詳細な構成につい
ては、前述した記事を参照されたい。第1a図に示され
たセンサ電極Eの部分は、例えば、該センサFTの記憶
区域にある。また、第1b図は、各電極Eに印加される
電圧に依存して当該センサPTの電極Eの下に発生する
電荷パターンの一例を示している。ここで、論理値1を
表す正の電圧子v1が電極BO,IE3及びB4に発生
する一方、論理値0を表す負の電圧−vlが電極B1、
B2、B5及びB6に発生していると仮定する。
The image sensor FT is, for example, a frame transfer sensor, an interline sensor, or a combination thereof. Here, some of the electrodes E of the sensor are designated by symbols BO, Bl, B2 to B6. Although each electrode E is partially shown, it is assumed that it extends further into or across the sensor FT, insulated from the semiconductor material of the sensor. Note that for the detailed configuration of the frame transfer sensor type sensor PT, please refer to the above-mentioned article. The part of the sensor electrode E shown in FIG. 1a is, for example, in the storage area of the sensor FT. FIG. 1b also shows an example of the charge pattern generated under the electrodes E of the sensor PT depending on the voltage applied to each electrode E. Here, a positive voltage voltage v1 representing a logical value 1 is generated at the electrodes BO, IE3, and B4, while a negative voltage −vl representing a logical value 0 is generated at the electrodes B1, IE3, and B4.
Assume that it occurs at B2, B5, and B6.

第1h図はこれに対応するパターンを時刻tloに示し
ている。もし、電子の電荷パケットが画像情報を含むも
のとすると、これら電荷パケットは正の電極BO1B3
及びB4の下に発生するが、図ではこれらのパケットが
陰影で示され、これらの間に障壁が発生する。今、ある
既知のパターンr 01010101」が当該センサの
イメージ区域(図示路)における画像記録に関わるもの
であったとすると、この場合においては、既知のパター
ンr 0OI100IIJがアコーディオン原理に基づ
く情報シフトの転送フェーズに関わるもの上なる。した
がって、次の転送ステップの後では「olloollo
」なる既知のパターンが発生しなければならず、このパ
ターンの左側の5つの値が第1b図の時刻t111に示
されている。この時刻t111は理想的な転送ステップ
に対応するものである。なお、第1a図には、時間tの
関数として示す2つのクロックパルス信号o1及び口2
にこれら時刻tlO及びtllを示しである。図示のこ
れらの信号01及び02は、前記駆動シフトレジスタS
Rの既知の2相クロツクパルス制御の場合に発生ずるも
のである。しかしながら、本発明のある見方によれば、
第1a図に示された矩形波状に変化するクロックパルス
01及び02の制御のもとで発生するものは、時刻tl
liに示した電荷パターンではなくて、時刻topに示
したパターンであり、この時刻tllpが実際の転送ス
テップに対応する。そして、第1b図はこの時刻tll
pにおける電荷パターンを示し、このようなパターンは
、Xで示す場所における障壁が未だ除去されていないの
にYで示す場所における障壁の大部分が既に形成されて
いるために発生する。この陰影が付けられた電荷パケッ
トは、いわば、広がって、隣のパケットと混ざる。この
好ましくない混合により、行走査方向に、すなわち最終
的に得られた画像信号が表示されたときには水平方向に
縞が発生することになる。この縞の問題は、それを介し
て電荷が広がる電極B3の下の、幅が広くなくかつ充分
な深さのない、情報の溝の組合せと、前述した障壁の遅
い除去(X)と障壁の速い形成(Y)との期間の相違と
に起因するが、この期間の相違は第1a図に示したよう
な矩形波のクロックパルス01及び02を用いる前記駆
動シフトレジスタにより引き起こされる。
FIG. 1h shows a corresponding pattern at time tlo. If the electron charge packets contain image information, these charge packets are connected to the positive electrode BO1B3.
and B4, these packets are shown in shading in the figure, and a barrier occurs between them. Now, if a certain known pattern "r 01010101" is related to image recording in the image area (illustrated path) of the sensor in question, then in this case the known pattern r 0OI100IIJ is the transfer phase of the information shift based on the accordion principle. It's all about things. Therefore, after the next transfer step, "olloollo
'', the five values to the left of this pattern are shown at time t111 in FIG. 1b. This time t111 corresponds to an ideal transfer step. Note that FIG. 1a shows two clock pulse signals o1 and 2 as a function of time t.
These times tlO and tll are shown in FIG. These signals 01 and 02 shown are the driving shift register S
This occurs in the case of the known two-phase clock pulse control of R. However, according to one aspect of the invention,
What occurs under the control of the rectangularly varying clock pulses 01 and 02 shown in FIG.
This is not the charge pattern shown at li, but the pattern shown at time top, and this time tllp corresponds to the actual transfer step. And, Fig. 1b shows this time tll
The charge pattern at p is shown, and such a pattern occurs because most of the barrier at locations indicated by Y has already been formed while the barrier at locations indicated by X has not yet been removed. This shaded charge packet spreads out, so to speak, and mixes with its neighboring packets. This undesirable mixing results in stripes in the row scanning direction, that is, in the horizontal direction when the final image signal is displayed. The problem with this stripe is due to the combination of an information groove below electrode B3, which is not wide enough and not deep enough, through which the charge spreads, and the slow removal of the barrier (X) and the barrier Due to the fast formation (Y) and the period difference, this period difference is caused by the driving shift register using square wave clock pulses 01 and 02 as shown in FIG. 1a.

説明を完全にするた約、かつ、第2b図及び第3b図を
見越して、既知の駆動シフトレジスタSRを簡単に説明
する。第1a図には、上記レジスタSRの列(SRIな
いし5R6)のシフトレジスタ素子SRIないしSR6
が示されている。ここでは、タロツクパルスにより制御
される各直列スイッチが、NMO8)ランジスタN22
ないしN26として示されている。また、各インバータ
回路は、PMO3)ランジスタpHないしB15と、N
MO8)ランジスタNilないしN15とにより形成さ
れている。この場合、トランジスタpHないしB15、
N11ないしN15のドレイン電極は各レジスタ出力端
を構成し、これら出力端に、前記電極B1ないしR5に
供給されるべき各出力電圧vo1、Vo2、Vo3、V
o4及びvO5カ発生する。また、トランジスタpHな
いしPI5及びトランジスタN11なししN15のソー
ス電極は、電圧+v1及びvlを帯びる電源供給端子に
各々接続されている。
For the sake of completeness of the description and in anticipation of FIGS. 2b and 3b, a known drive shift register SR will be briefly described. FIG. 1a shows the shift register elements SRI to SR6 of the column (SRI to 5R6) of the register SR.
It is shown. Here, each series switch controlled by a tarok pulse is connected to a transistor N22
to N26. In addition, each inverter circuit is connected to PMO3) transistor pH to B15 and N
MO8) is formed by transistors Nil to N15. In this case, the transistor pH to B15,
The drain electrodes N11 to N15 constitute respective resistor output terminals, and each output voltage vo1, Vo2, Vo3, V to be supplied to the electrodes B1 to R5 is applied to these output terminals.
o4 and vO5 forces are generated. Further, the source electrodes of the transistors pH to PI5 and transistors N11 to N15 are connected to power supply terminals carrying voltages +v1 and vl, respectively.

なお、これら2つの電源供給端子の内の一方をアースに
接続してもよいことは言うまでもない。トランジスタp
H,NilないしPI5. N15の相互接続された各
ゲートは先行する直列スイッチトランジスタのドレイン
電極またはソース電極に各々接続され、トランジスタN
23及びN25の相互接続されたゲート電極はクロック
パルス信号Q1を入力し、トランジスタN22 、N2
4及びN26の相互接続されたゲート電極はクロックパ
ルス信号02を人力する。
It goes without saying that one of these two power supply terminals may be connected to ground. transistor p
H, Nil to PI5. Each interconnected gate of N15 is connected to the drain or source electrode of the preceding series switch transistor, respectively;
The interconnected gate electrodes of transistors N23 and N25 input the clock pulse signal Q1, and the interconnected gate electrodes of transistors N22 and N2
The interconnected gate electrodes of 4 and N26 input the clock pulse signal 02.

また、トランジスタN22ないしN26においては、最
も高い電圧を持つ電極がドレイン電極として動作し、最
も低い電圧を持つ電極がソース電極として動作する。
Furthermore, in the transistors N22 to N26, the electrode with the highest voltage operates as a drain electrode, and the electrode with the lowest voltage operates as a source electrode.

本発明の手段によれば、第2a図に時間tの関数として
示す鋸歯状に変化するクロックパルス信号01及び02
が、第1a図の駆動シフトレジスタSflを制御するた
めに用いられる。ここで、符号t20 、t21及びt
22は3つの時刻を表している。この場合、時刻t20
は第1a図に示した時刻t10に対応し、この関係は第
1b図と第2d図の対応する電圧パターンに対しても成
り立つ。また、第2h図はシフトレジスタ素子を一般的
な表現で示している。この図のトランジスタP1、N1
及びN2は、第1a図に同様の構成で示したトランジス
タに対応している。また、出力電圧はVoで示し、該出
力電圧は容量として示す電極Eに印加される。また、入
力電圧はvlで示し、該入力端子は先行するレジスタ素
子の電圧V。
According to the measures of the invention, the clock pulse signals 01 and 02 vary in a sawtooth manner as shown in FIG. 2a as a function of time t.
is used to control the drive shift register Sfl of FIG. 1a. Here, the symbols t20, t21 and t
22 represents three times. In this case, time t20
corresponds to time t10 shown in FIG. 1a, and this relationship also holds true for the corresponding voltage patterns in FIGS. 1b and 2d. Further, FIG. 2h shows the shift register element in a general representation. Transistors P1 and N1 in this diagram
and N2 correspond to the transistor shown in a similar configuration in FIG. 1a. Further, the output voltage is indicated by Vo, and the output voltage is applied to the electrode E, which is indicated as a capacitance. Further, the input voltage is indicated by vl, and the input terminal is the voltage V of the preceding resistor element.

である。また、符号Vmはインバータ回路(PI、N1
)の入力端における電圧を示す。そして、クロックパル
スQがトランジスタN2のゲート電極に印加される。な
お、トランジスタN1及びN2のゲートソース間スレッ
シュホールド電圧を各々VT旧及びVTN2で表す。電
圧v1が電圧Vmよりも小さい場合は電圧Viを帯びる
方の電極がソース電極として動作し、一方策圧v1が電
圧Vmよりも大きい場合は電圧Vmを帯びる方の電極が
ソース電極として動作する。
It is. Further, the symbol Vm is the inverter circuit (PI, N1
) represents the voltage at the input terminal of the A clock pulse Q is then applied to the gate electrode of transistor N2. Note that the gate-source threshold voltages of transistors N1 and N2 are represented by VT old and VTN2, respectively. When voltage v1 is smaller than voltage Vm, the electrode carrying voltage Vi operates as a source electrode, while when voltage v1 is larger than voltage Vm, the electrode carrying voltage Vm operates as a source electrode.

次に、第2C図は、時間tを関数とした場合の、時刻t
20においてvl−−v1即ち論理値0が存在する場合
、及びVi−+ Vl即ち論理値1が存在する場合にお
ける、クロックパルスQの変化(実線)、電圧Vmの変
化(破線)及び出力電圧vOの変化(−点鎖線)を示し
ている。また、スレッシュホール1”K圧VTN1= 
VTN2が電源供給電圧+v1と−v1との間に位置す
る電圧レベルとしてプロットされている。
Next, FIG. 2C shows the time t when the time t is a function.
Changes in clock pulse Q (solid line), changes in voltage Vm (dashed line) and output voltage vO when vl−−v1, or logic value 0, exists at 20 and when Vi−+ Vl, or logic value 1, exists. (-dotted chain line). Also, threshold hole 1”K pressure VTN1=
VTN2 is plotted as a voltage level located between power supply voltages +v1 and -v1.

第2C図におけるVi−−Vlの場合は、初期状態とし
て、第2b図のトランジスタNlが導通し、トランジス
タP1及びN2が遮断しており、Vm=+V1及びvO
vlが成り立っている。時刻taにクロックパルスQの
電圧がスレシュホールド電圧VTN2に到達すると、ト
ランジスタN2が導通を開始し、電圧Vmが減少する。
In the case of Vi--Vl in FIG. 2C, as an initial state, the transistor Nl in FIG. 2b is conductive, the transistors P1 and N2 are cut off, and Vm=+V1 and vO
vl is established. When the voltage of the clock pulse Q reaches the threshold voltage VTN2 at time ta, the transistor N2 starts conducting and the voltage Vm decreases.

この場合、トランジスタP1は導通する方トランジスタ
N1は遮断し、その後完全に導通したトランジスタP1
と完全に遮断したトランジスタN1でもってVo−+ 
Vl及びVm= −Vlとなる。したがって、電極Eの
下での電荷の転送が、出力電圧vOの上記の−v1から
+v1への遷移に伴う。しかして、第2d図に示すパタ
ーンが図示した時刻t21に存在すると考えられる。こ
こでは、Xにおいて除去されかけている障壁が、Vi=
−Vl(Vlが論理値0)に関し、−Vl< Vo< 
+ Vlでもって示されている。
In this case, transistor P1 is conductive, transistor N1 is cut off, and then transistor P1 is fully conductive.
With transistor N1 completely cut off, Vo-+
Vl and Vm=-Vl. Therefore, a charge transfer under the electrode E accompanies the above-mentioned transition of the output voltage vO from −v1 to +v1. Therefore, it is considered that the pattern shown in FIG. 2d exists at the illustrated time t21. Here, the barrier that is about to be removed at X is Vi=
-Vl (Vl is logical value 0), -Vl<Vo<
+ Vl.

第2C図ノv1−+v1(viカ論理値1)は第2d図
においてYに形成されかけている障壁に対応する。
v1-+v1 (vic logical value 1) in FIG. 2C corresponds to the barrier that is about to form at Y in FIG. 2d.

この場合は、初期状態として、第2b図のトランジスタ
P1が導通し、トランジスタN1及びN2が遮断してお
り、Vm−−Vl及びVo−+ Vlが成り立っている
In this case, as an initial state, the transistor P1 in FIG. 2b is conductive, the transistors N1 and N2 are cut off, and Vm--Vl and Vo-+Vl are established.

時刻taにおいて、クロックパルスQの電圧がケトソー
ス間スレシュホールド電圧VTN2に到達すると、トラ
ンジスタN2が導通し、電圧Vmがクロックパルス電圧
の増加に伴い増加する。次に時刻tbにおいて、電圧V
mがスレシュホールド電圧VTNIに到達すると、トラ
ンジスタN1が導通し、一方トランジスタP1が遮断す
る。次いで完全に導通するトランジスクN1と完全に遮
断するトランジスタP1でもってVo=−Vl及びVm
=+V1となる。したがって、電極Eの下での電荷の転
送が、出力電圧Voの上記の」−vlから−v1への遷
移に伴う。しかして、第2d図に示すパターンがYに形
成される障壁を伴って図示した時刻t22に存在すると
考えられる。
At time ta, when the voltage of clock pulse Q reaches the keto-source threshold voltage VTN2, transistor N2 becomes conductive and voltage Vm increases as the clock pulse voltage increases. Next, at time tb, the voltage V
When m reaches the threshold voltage VTNI, transistor N1 conducts while transistor P1 shuts off. Then with transistor N1 completely conducting and transistor P1 completely blocking Vo=-Vl and Vm
=+V1. Therefore, a charge transfer under the electrode E accompanies the above-mentioned transition of the output voltage Vo from −vl to −v1. Thus, it is believed that the pattern shown in FIG. 2d exists at the time t22 shown with the barrier formed at Y.

そして、第2C図及び第2d図は、Xにおける障壁の除
去がYにおける障壁の形成よりも早く開始されることを
示している。すなわち、上記の連続的な除去に伴いそれ
に後続する形成がある。かくして、最適の転送ステップ
が、第2d図の時刻t22におけるパターンと第1b図
の時刻topにおけるバタンとの比較により判るように
、その結果として得られる。
And Figures 2C and 2d show that the removal of the barrier at X begins earlier than the formation of the barrier at Y. That is, along with the above-mentioned continuous removal, there is subsequent formation. Thus, an optimal transfer step results, as can be seen by comparing the pattern at time t22 in FIG. 2d with the bang at time top in FIG. 1b.

本発明の他の手段によれば、第3a図に時間tの関数と
して示すような階段状に変化するクロックパルス信号0
1及び02が使用される。第3a図の符号t31及びN
32は第2a図の時刻t21及びN22に対応するよう
な時刻を示し、一方、時刻t30は時刻t20よりも遅
い時点を示している。又、この第3a図は3つのレベル
を持つ階段状変化を有するクロックパルス信号を示して
いる。第2a図に示した鋸歯状変化と共通するところは
、両信号変化とも少なくとも3つのレベルを有するとい
うことである。
According to another measure of the invention, the clock pulse signal 0 varies stepwise as shown in FIG. 3a as a function of time t.
1 and 02 are used. Symbols t31 and N in Figure 3a
32 indicates a time corresponding to time t21 and N22 in FIG. 2a, while time t30 indicates a time later than time t20. FIG. 3a also shows a clock pulse signal having a stepwise variation with three levels. What is common with the sawtooth variation shown in FIG. 2a is that both signal variations have at least three levels.

すなわち、鋸歯状変化は多数のレベルを持つ階段状変化
でもって形成することが出来る。また、第3a図に示す
ような、最も低いレベル、中間のレベル、最も高いレベ
ル、そして最も低いレベルのような順序のクロックパル
ス変化の代わりとして、最も低いレベノペ中間のレベル
、最も低いレベル、最も高いレベル、そして最も低いレ
ベルのような順序の変化も存在するであろう。この場合
は、非連続なステップを持つ階段状変化となる。
That is, the serrations can be formed with step-like changes having multiple levels. Also, as an alternative to the sequence of clock pulse changes such as lowest level, middle level, highest level, and lowest level as shown in Figure 3a, There will also be variations in the order, such as the highest level and then the lowest level. In this case, it becomes a step-like change with discontinuous steps.

第3b図は、VTN2+ΔVにより示されるゲートラス
間スレッシュホールド電圧を示し、この電圧は第2b図
に示したものとは変更されている。この変更は、第3c
図における電圧レベルL1を説明する場合に参照される
Figure 3b shows the gate-to-lass threshold voltage, denoted by VTN2+ΔV, which has been changed from that shown in Figure 2b. This change was made in the 3rd c.
This will be referred to when explaining the voltage level L1 in the figure.

第2c図を参照して説明したのと同様に、第3c図はク
ロックパルスQと電圧変化Vm及びVoとを示している
As described with reference to FIG. 2c, FIG. 3c shows the clock pulse Q and the voltage changes Vm and Vo.

Vi−−Vlの場合は、Vm=+V1及びVo−−Vl
なる初期状態があり、トランジスタN1が導通し、一方
トランジスタP1及びN2が遮断している。時刻t30
においては、ロックパルスQがゲートスレシュホールド
電圧VTN2よりも大きなレベルL1までの電圧ステッ
プを有するので、トランジスタN2及びPlが導通し、
トランジスタN1は遮断する。そして、出力電圧Voの
上記の−v1から+v1への遷移が電極Eの下の電荷を
転送させる。しかして、上記電荷の転送は時刻t31で
は完全に実現されていると考えられるので、第3d図に
示すパターンがこれに対応する。なお、第3d図の時刻
t30のパターンにおける符号Xは、障壁の除去がこの
時点で開始されることを示している。
In the case of Vi--Vl, Vm=+V1 and Vo--Vl
There is an initial state in which transistor N1 is conducting, while transistors P1 and N2 are off. Time t30
In , the lock pulse Q has a voltage step up to level L1 that is greater than the gate threshold voltage VTN2, so transistors N2 and Pl conduct;
Transistor N1 is cut off. The transition of the output voltage Vo from -v1 to +v1 causes the charge under the electrode E to be transferred. Since it is considered that the charge transfer is completely realized at time t31, the pattern shown in FIG. 3d corresponds to this. Note that the symbol X in the pattern at time t30 in FIG. 3d indicates that barrier removal begins at this point.

次に、Vi=+Vlの場合は、Vmニーv1及びVo=
十v1なる初期状態があり、トランジスタP1が導通し
、一方トランジスタN1及びN2が遮断している。時刻
t30においては、ロックパルスQがレベルL1までの
電圧ステップを有することになる。したがって、トラン
ジスタN2はそのドレイン電極にVi−+V1なる電圧
を、そのゲート電極にはQ=L]なるクロックパルス電
圧を、またそのソース電極にはVmvlなる電圧を持つ
ことになる。この場合、電圧レベルL1はゲートソース
間スレッシュホールド電圧VTN2よりも大きいので、
トランジスタN2は導通ずるようにバイアスされ、電圧
Vmは図示したような変化を採る。一方、上記電圧レベ
ル1.1の選択によりトランジスタN1は遮断状態に維
持され、トランジスタP1は導通状態に維持される。こ
の状態は、時刻tcにおいてクロックパルスQにより高
いレベルへの次の電圧ステップが生じるまで続く。この
段階では、トランジスタN2及びNlが導通し、一方ト
ランジスタP1が遮断する。そして、出力電圧V。
Next, if Vi=+Vl, Vm knee v1 and Vo=
There is an initial state of 1v1, with transistor P1 conducting while transistors N1 and N2 are off. At time t30, lock pulse Q has a voltage step up to level L1. Therefore, the transistor N2 has a voltage of Vi-+V1 at its drain electrode, a clock pulse voltage of Q=L] at its gate electrode, and a voltage of Vmvl at its source electrode. In this case, since the voltage level L1 is larger than the gate-source threshold voltage VTN2,
Transistor N2 is biased to conduct, and voltage Vm changes as shown. On the other hand, by selecting the voltage level 1.1, transistor N1 is maintained in a cut-off state, and transistor P1 is maintained in a conductive state. This condition continues until the next voltage step to a higher level occurs with clock pulse Q at time tc. At this stage, transistors N2 and Nl are conductive, while transistor P1 is turned off. And the output voltage V.

の+v1から−v1への遷移が電極Eの下の電荷を転送
させる。しかして、」二記電荷の転送は時刻t32では
完全に実現されると考えられるので、第3d図に示すパ
ターンがこれに対応する。なお、第3d図の時刻t32
のパターンにおける符号Yは、障壁の形成がこの時点で
終了していること−を示している。
The transition from +v1 to -v1 causes the charge under electrode E to be transferred. Therefore, since it is considered that the transfer of the second charge is completely realized at time t32, the pattern shown in FIG. 3d corresponds to this. Furthermore, at time t32 in Fig. 3d
The symbol Y in the pattern indicates that the formation of the barrier has been completed at this point.

前記電圧レベルI、1に関しては、このレベルがトラン
ジスタN2のゲートソース間スレッシュホールド電圧よ
りも大きいが、トランジスタN1及びN2のスレッシュ
ホールド電圧の和よりも小さい必要がある。2Viより
も僅かに小さい値の高電圧Vi−VmがトランジスタN
2のソース及びドレインの間に発生すると、そのスレッ
シュホールド電圧の△Vだけの増加を伴う。この場合、
電圧−vlがトランジスタN2のサブストレートに印加
されるとする。上記によれば、以下の関係が満足されな
ければならない。
Regarding the voltage level I,1, this level must be greater than the gate-source threshold voltage of transistor N2, but smaller than the sum of the threshold voltages of transistors N1 and N2. A high voltage Vi-Vm with a value slightly smaller than 2Vi is applied to the transistor N.
2 is accompanied by an increase in its threshold voltage by ΔV. in this case,
Assume that a voltage -vl is applied to the substrate of transistor N2. According to the above, the following relationship must be satisfied.

VTN2< LL <  (VTNI+VTN2+ △
V)少なくとも3つのレベルを持つ第2a図及び第3a
図のクロックパルスのを使用して第1a図の電極Eの下
の電荷の転送を最適化すると、該電荷の転送に中間的な
停止が導入される。すなわち、電極Eにおける論理パタ
ーン0011.0011から始まって、先ず中間パター
ン01110111が形成され、これに最終パターン0
1100110が後続する。一方、第1a図の既知の矩
形波クロックパルスが使用された場合は、好適ではない
過渡的なパターン00100010が自動的に発生し、
これが、前述したように、電荷パケットの相互の混合を
引起し、表示画像中の水平方向の縞となってしまう。
VTN2< LL < (VTNI+VTN2+ △
V) Figures 2a and 3a with at least three levels
Optimizing the charge transfer under electrode E of FIG. 1a using the clock pulses shown introduces an intermediate stop in the charge transfer. That is, starting from logic pattern 0011.0011 on electrode E, intermediate pattern 01110111 is formed first, and then final pattern 0 is formed.
1100110 follows. On the other hand, if the known square wave clock pulse of FIG. 1a were used, the undesirable transient pattern 00100010 would automatically occur;
This causes the charge packets to intermingle with each other, resulting in horizontal stripes in the displayed image, as described above.

なお、上記においては、アコーディオン原理に基づく情
報シフトにおける転送フェーズを例示したが、少なくと
も3つのレベルを持つタロツクパルスQは、いかなる他
の問題を生じることなく、かつ、上記と同様な効果をも
って、アコーディオン原理に基づく情報シフトの開フェ
ーズ及び閉フェーズでも動作し得るものである。更に、
3相、4相あるいは多相制御にも使用し得る。
In addition, although the transfer phase in the information shift based on the accordion principle was illustrated above, the tarokku pulse Q having at least three levels can be applied to the accordion principle without causing any other problems and with the same effect as above. It can also operate in the open and closed phases of the information shift based on . Furthermore,
It can also be used for 3-phase, 4-phase or polyphase control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1a図は、イメージセンサの一部の回路図、第1b図
は、同イメージセンザの駆動シフ1−レジスタを既知の
2相クロツクパルスで駆動した場合に得られるセンサ電
極下の電荷パターンを示す説明図、 第2a図は、本発明による2相クロツクパルスの一例を
示す波形図、 第2b図は、駆動シフトレジスタのレジスタ素子の一般
的な回路図、 第2c図は、第2a図のクロックパルス及びその結果得
られる信号の波形を示す波形図、 第2d図は、同タロツクパルスの結果得られるセンサ電
極下の電荷パターンを示す説明図、第3a図は、本発明
による2相クロツクパルスの他の例を示す波形図、 第3h図は、駆動シフトレジスタのレジスタ素子の一般
的な回路図、 第3C図は、第3a図のクロックパルス及びその結果得
られる信号の波形を示す波形図、 第3d図は、同タロツクパルスの結果得られるセンサ電
極下の電荷パターンを示す説明図である。 ンジスタ、口1.02・・・クロックパルス信号、SR
・・・駆動シフトレジスタ、vl・・・レジスタ素子の
入力電圧、Vm・・・反転回路の入力端における電圧、
Vo・・レジスタ素子の出力電圧、VTNI、VTN2
・・・ゲートソース間スレッシュホールド電圧。 出願人  エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペ
ンファブリケン
Figure 1a shows a circuit diagram of a part of the image sensor, and Figure 1b shows the charge pattern under the sensor electrode obtained when the drive shift 1 register of the image sensor is driven with a known two-phase clock pulse. 2a is a waveform diagram showing an example of a two-phase clock pulse according to the present invention; FIG. 2b is a general circuit diagram of a register element of a drive shift register; FIG. 2c is a clock pulse diagram of FIG. 2a. and a waveform diagram showing the waveform of the signal obtained as a result, FIG. 2d is an explanatory diagram showing the charge pattern under the sensor electrode obtained as a result of the same tarlock pulse, and FIG. 3a is another example of the two-phase clock pulse according to the present invention. FIG. 3h is a general circuit diagram of the register element of the drive shift register; FIG. 3C is a waveform diagram showing the clock pulse of FIG. 3a and the waveform of the resulting signal; FIG. 3d is a waveform diagram showing the waveform of the clock pulse of FIG. is an explanatory diagram showing a charge pattern under the sensor electrode obtained as a result of the same tarok pulse. register, port 1.02...clock pulse signal, SR
... Drive shift register, vl... Input voltage of register element, Vm... Voltage at input end of inversion circuit,
Vo...output voltage of resistor element, VTNI, VTN2
...Gate-source threshold voltage. Applicant: N.B. Philips Fluirampenfabriken

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、画像信号を発生する固体イメージセンサを含んでな
るテレビジョン、映画あるいは写真記録用の撮像装置で
あって、前記センサは、クロックパルス信号により制御
されて、該センサ中の情報を開フェーズ、転送フェーズ
及び閉フェーズを伴ってシフトするアコーディオン原理
に基づいて動作し、前記開フェーズは画像情報素子の拡
張と画像情報の転送とを含み、前記転送フェーズは画像
情報の転送を含み、また前記閉フェーズは画像情報の転
送と指定された位置での画像情報素子の縮小とを含み、
前記センサは一連のレジスタ素子を持つ駆動シフトレジ
スタを有し、これらレジスタ素子の出力端はセンサ電極
に結合される一方、クロックパルス入力端が前記一連の
レジスタ素子に結合され、かつ、前記レジスタ素子はク
ロックパルスにより制御される直列スイッチとそれに後
続する反転回路とを有する撮像装置において、前記クロ
ックパルス信号が少なくとも3つのレベルを持つ変化を
有していることを特徴とする撮像装置。 2、請求項1に記載の撮像装置において、前記クロック
パルス信号が階段状の変化を有していることを特徴とす
る撮像装置。 3、請求項1に記載の撮像装置において、前記クロック
パルス信号が鋸歯状の変化を有していることを特徴とす
る撮像装置。
[Scope of Claims] 1. An imaging device for television, film, or photographic recording comprising a solid-state image sensor that generates an image signal, the sensor being controlled by a clock pulse signal to operates on the accordion principle of shifting information with an open phase, a transfer phase and a close phase, the open phase comprising an expansion of the image information element and the transfer of the image information, and the transfer phase including the transfer of the image information. and the closing phase includes transferring image information and shrinking the image information element at the specified location;
The sensor has a driving shift register having a series of register elements, the outputs of which are coupled to the sensor electrode, while the clock pulse inputs are coupled to the series of register elements, and the outputs of the register elements are coupled to the sensor electrodes. An imaging device comprising a series switch controlled by a clock pulse and an inversion circuit following it, characterized in that the clock pulse signal has a variation having at least three levels. 2. The imaging device according to claim 1, wherein the clock pulse signal has a step-like change. 3. The imaging device according to claim 1, wherein the clock pulse signal has a sawtooth variation.
JP1263790A 1988-10-13 1989-10-09 Image sensor for television, movie or photographic recording including solid-state image sensor Pending JPH02154579A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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NL8401311A (en) * 1984-04-24 1985-11-18 Philips Nv LOAD-COUPLED SEMICONDUCTOR WITH DYNAMIC CONTROL.

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EP0364038A1 (en) 1990-04-18

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